18.12.12

Verhaltenssteuerung

Neuroparasiten verwandeln ihre Opfer in Zombies

Einige Parasiten sind besonders hinterlistig: Sie manipulieren das Nervensystem ihrer Wirte – und verändern deren Verhalten nach eigenem Ermessen. Das kann auch für Menschen unangenehme Folgen haben.

Von Fanny Jiménez

Andere ihres Willens zu berauben, sie fernzusteuern und widerstandslos in den Tod zu führen – man würde denken, das sei eine recht komplizierte Angelegenheit und nicht ohne ein gewisses Maß an Intelligenz zu bewerkstelligen. Doch im Tierreich sind die besten Manipulatoren oft die ganz kleinen.

Sogenannte Neuroparasiten bringen es fertig, ihr Wirtstier innerhalb kürzester Zeit in einen Zombie zu verwandeln, ihr Verhalten so grundlegend zu ändern, dass sie sich selbst ins sichere Verderben und den Parasiten und seine Nachkommen ins Himmelreich optimaler Versorgung befördern.

Xenos vesparum etwa, eine Fächerflüglerart, befällt die in Europa beheimatete Gallische Feldwespe im Frühling. Die Larve des Flüglers bohrt sich in eine gefundene Wespe und ernährt sich von deren Blut. Das Insekt ändert bald darauf sein Verhalten: Es vernachlässigt die Futtersuche und die eigene Brut und zieht sich zurück.

Im Sommer dann verlassen die befallenen Wespen ihr Nest und fliegen zu einem Ort, der anscheinend vom Parasiten vorgegeben wird – denn dort treffen sich noch viele andere infizierte Wespen. Dieser Ort dient als Paarungsplatz für die Parasiten.

Ein ewiger Kreislauf

Die Männchen kommen aus dem Wirtstier, und die Weibchen verbleiben samt den befruchteten Eiern in ihrer Wespe. Diese verhält sich plötzlich wie eine Wespenkönigin und begibt sich in den Winterschlaf. Im Frühjahr schließlich lässt die Wespe auf Kommando die Parasitenmutter und ihre Nachkömmlinge frei – und alles beginnt von vorn.

Eine ganze Ausgabe des Fachmagazins "Journal of Experimental Biology" widmete sich kürzlich unter dem Titel "Neuroparasitologie" zahlreichen weiteren Beispielen aus der Tierwelt und versucht zu erklären, wie so kleine Lebewesen es schaffen, so viel größere zu kontrollieren.

In einem Artikel der Ausgabe erklären David Hughes und seine Kollegen von der US-amerikanischen Penn State University einen Fund aus dem vergangenen Jahr, bei dem Forscher im Fall des parasitären Baculovirus ein einzelnes Gen dafür verantwortlich machen konnten, dass das Wirtstier nach dem Befall sein Verhalten ändert.

Beißt eine Raupe des Schwammspinners, einer Mottenart, in ein mit den Viren befallenes Blatt, dringt der Erreger in die Zellen ein, vervielfältigt sich dort und sendet ein Kommando an das Nervensystem der Raupe. Das Insekt klettert daraufhin bis auf die Baumspitzen, ein sehr untypisches Verhalten. Dort angekommen, löst sich der Körper der Raupe einfach auf, und die Viren regnen auf die Baumblätter herab, um dort auf das nächste Wirtstier zu warten.

Ein Gen steuert die Verhaltensänderung

Das Gen egt des Virus bringt die Raupe dazu, ihr Verhalten zu ändern – es veranlasst in ihrem Körper die Freisetzung eines Enzyms. Dieses wiederum zerstört ein Hormon, welches der Raupe normalerweise das Zeichen gibt, mit dem Fressen aufzuhören und sich zur Motte zu häuten.

Das Virus verführt die Raupe also gewissermaßen zu einem Fressrausch, an dessen Ende die Kletterei zum Baumgipfel steht. "Nicht jede Manipulation wird durch so ein einzelnes Gen kontrolliert werden", schreibt Hughes, "aber dieser Zugang hat großes Potenzial für weitere Studien."

Andere Parasiten setzen dagegen eher bei den Neurotransmittern an, die Nervenimpulse übertragen. Spezialisten dafür sind Kratzwürmer, deren Wirtstiere Flohkrebse sind. Sie leben in Teichen und schwimmen bei Wasserbewegungen reflexartig schnell nach unten, um sich im Schlamm vor Feinden zu verstecken.

Mit den Kratzwürmern infizierte Tiere jedoch tun genau das Gegenteil: Sie schwimmen zur Wasseroberfläche und präsentieren sich, an einen Stein oder Ast geklammert, hungrigen Vögeln, die nur darauf warten, einen Flohkrebs aus der Nähe zu erspähen. Für den Parasiten ist das praktisch, denn er braucht den Vogel als zweites Wirtstier, um sich weiterentwickeln zu können.

Erreger trickst Immunsystem aus

Für den Flohkrebs dagegen ist es das sichere Todesurteil. Der Überlebensinstinkt des Tieres, so schreibt Simone Helluy vom Wellesley College in der Nähe von Boston, wird ausgeschaltet, weil der Erreger das Immunsystem des Krebses austrickst.

In seinem Körper angekommen, wird der Parasit vom Immunsystem angegriffen. Er wehrt diese Angriffe jedoch ab und provoziert stattdessen eine Entzündung im Gehirn des Krebses und eine immense Überproduktion des Neurotransmitters Serotonin.

So könnte die Informationsübertragung zwischen Auge und Gehirn gestört werden, so die Forscherin, da die Fotorezeptoren des Tieres von der Serotoninproduktion beeinflusst werden. "Das könnte das zentrale Nervensystem des Flohkrebses mit falschen Informationen versorgen", schreibt Helluy.

In der Folge könne das Tier hell und dunkel verwechseln und so zur Wasseroberfläche statt nach unten schwimmen. Auch wenn Forscher über die Strategien von Neuroparasiten bei Tieren schon einiges wissen – inwiefern diese Taktiken auch beim Menschen funktionieren, wenn sie von einem Erreger befallen werden, darüber ist bislang nur wenig bekannt. Das komplexe Nervensystem erschwert es, Ursache- und Folgebeziehungen klar zu zeigen.

Der Toxoplasmose-Parasit manipuliert Botenstoffe

Relativ gut erforscht ist noch der Parasit Toxoplasma gondii. Dieser Einzeller vermehrt sich im Verdauungstrakt von Katzen, über deren Kot sich auch andere Tiere, vor allem Nager oder Vögel, mit ihm infizieren können. Werden diese wiederum von Katzen gefressen, beginnt ein neuer Lebenszyklus der Parasiten.

Zwar wussten Forscher bereits, dass Ratten und Mäuse mit Toxoplasmose ihre Angst vor Katzen verlieren und somit leichter zu erbeuten sind, doch wie genau das geschieht, war bisher unklar. Ein britisches Forscherteam um Glenn McConkey von der University of Leeds berichtet in dem Fachjournal nun aber, dass der Erreger ein Enzym produziert, welches wiederum die Produktion von Dopamin befeuert.

Dopamin ist ein Botenstoff, der für Antrieb und Motivation bedeutsam ist. Eine zusätzliche Dosis macht die Nager furchtloser und neugieriger. Weiterhin berichtet Ajai Vyas von der Technischen Universität von Nanyang in Singapur, dass der Parasit die befallenen männlichen Tiere attraktiver für potenzielle Geschlechtspartner macht.

Er verleitet zu einer Extraportion Testosteron, das Weibchen anlockt. Der Parasit hat davon gleich zwei Vorteile: Die Männchen stecken die Weibchen an, und das zusätzliche Testosteron macht die Männchen noch angstloser, als sie es durch das Dopamin ohnehin schon sind.

Auch Menschen scheinen anfällig zu sein

Auch Menschen können sich mit Toxoplasmose infizieren, vor allem über nicht gut durchgegartes Fleisch und Katzenkot – 30 bis 50 Prozent der Bevölkerung sollen den Erreger in sich tragen. Meist bleibt die Krankheit zwar unauffällig, einige Studien legen aber ein erhöhtes Risiko für psychische Erkrankungen wie Schizophrenie oder Depression nahe, wie Jaroslav Flegr von der Karls-Universität in Prag in der Ausgabe schreibt.

In einem anderen Artikel im Fachjournal "PLoS Pathogens" zeigen Forscher des Karolinska-Instituts und der Uppsala University in Schweden in einem Laborexperiment eine weitere Strategie, wie der Erreger das Gehirn seines Trägers manipuliert.

Er nutzt dafür Zellen des Immunsystems und bringt sie dazu, den Neurotransmitter GABA zu produzieren. GABA unterdrückt ebenfalls Angst. Besonders brisant: Die Forscher hatten menschliche Zellen des Immunsystems mit Toxoplasmose infiziert, die daraufhin GABA freisetzten.

Es gibt also Anzeichen dafür, dass auch der Mensch anfällig für die Manipulationen von Neuroparasiten ist – in welchem Ausmaß aber, darüber gibt es auch aus Forschersicht bislang noch keine Klarheit.